Panasonic entwickelt dehnbaren Kunstharzfilm und und seine Anwendungswerkstoffe für dehnbare Elektronikgüter

28/12/2015 - 10:00 von Business Wire
Panasonic entwickelt dehnbaren Kunstharzfilm und und seine Anwendungswerkstoffe für dehnbare Elektronikgüter
Panasonic entwickelt dehnbaren Kunstharzfilm und und seine Anwendungswerkstoffe für dehnbare Elektronikgüter

Die Panasonic Corporation gibt bekannt, dass das Unternehmen einen weichen, flexiblen und dehnbaren[1] Polymer-Kunstharzfilm dank der firmeneigenen Technologie zur Herstellung dehnbarer Kunstharze entwickelt hat. Das Unternehmen wird neben der Isolierfolie ein transparentes Elektrodenmaterial[2] und eine Leitpaste[3] anbieten.

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Stretchable Insulating Resin Film with Electronic Circuit (Photo: Business Wire)

Stretchable Insulating Resin Film with Electronic Circuit (Photo: Business Wire)

Der neu entwickelte Werkstoff ist eine Isolierfolie, die zu ihrer ursprünglichen Form zurückkehrt, nachdem sie gedehnt wurde – eine Eigenschaft, die bei herkömmlichen flexiblen Werkstoffen schwer zu finden ist. Sie lässt sich auf vielfältige Weise falten und an Freiformflächen anpassen, womit aktuell vorhandene Einschränkungen im Konstruktionsdesign wesentlich reduziert werden. Beispielsweise ermöglicht der Werkstoff die Konstruktion weicher und dehnbarer Elektronikgeräte, die sich an verschiedene Formen wie Kleidung oder den Körper anpassen lassen. Das neu entwickelte Material ist in einem breiten Spektrum von Anwendungen einsetzbar, von tragbaren Geräten über Sensoren und Displays bis zu Robotern.

Der dehnbare Kunstharzfilm, der mithilfe der firmeneigenen Technologie zur Herstellung dehnbarer Kunstharze entwickelt wurde, bietet die folgenden Eigenschaften:

  1. Weiche und dehnbare Folie mit hervorragender Elastizität
    – Zugdehnung: mindestens 2,5
  2. Isolierfolie, die die durch Dehnung ausgelöste Eigenspannung abschwächt, zu ihrer ursprünglichen Form zurückkehrt und wiederholten Anwendungen standhält
    – Prozentuale Spannungsrelaxation: 60 Prozent*1
    - Erholungsrate: 98 Prozent oder mehr*2
  3. Entwicklung von dehnbarem transparentem Elektrodenmaterial und einer Leitpaste als Ergänzung zu dem isolierenden Werkstoff
    *1 Ergebnisse des intern durchgeführten Spannungsrelaxationstests (Bedingungen: 50 Prozent Dehnung über 30 Minuten)
    *2 Ergebnisse des internen Formbeständigkeitstests (Bedingungen: 25 mm/min Dehnungsrate und 0,1 mm/min Erholungsrate)

Die neu entwickelte Folie und die Werkstoffe werden bei der 17. Printed Wiring Boards Expo präsentiert. Die Ausstellung findet vom 13. bis 15. Januar 2016 im KongresszentrumTokyo Big Sight statt.

Eigenschaften im Detail

  1. Weiche und dehnbare Isolierfolie mit hervorragender Elastizität
    Aufgrund der Entwicklung einer Vielfalt von tragbaren Geräten steigt die Nachfrage nach einem angenehmeren Tragegefühl, einem attraktiveren Design, einer reduzierten Größe sowie einem dünneren Profil. Polyurethan- und Kunststoff-Materialien müssen Herausforderungen in Bezug auf Haftfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Versprödung gerecht werden. Die Nachfrage nach anpassbaren Werkstoffen, die in Bezug auf Hitzebeständigkeit, Dauerhaftigkeit und Formbarkeit hervorragend sind, ist hoch. Unter Berücksichtigung der bewiesenen Leistungsfähigkeit konventioneller duroplastischer Kunstharze[4] und unter Einsatz der firmeneigenen Kunstharztechnologie, die dem Werkstoff hervorragende Elastizität verleihen kann, hat Panasonic ein Isoliermaterial aus duroplastischem Kunstharz entwickelt, das erstaunlich flexibel und dehnbar ist. Diese weiche und dehnbare Isolierfolie ermöglicht die Entwicklung elektronischer Geräte, die sich tragen oder an gewünschten Orten installieren lassen.
  2. Isolierfolie, die die durch Dehnung ausgelöste Eigenspannung abschwächt, zu ihrer ursprünglichen Form zurückkehrt und wiederholtem Gebrauch standhält
    Geräte, die in Kleidung integriert oder am Körper getragen werden, sollten aus Materialien bestehen, die dem wiederholten Gebrauch standhalten und deren mechanische Eigenschaften sich selbst nach wiederholter Verformung (Dehnung und Wiederherstellung) nicht verändern. Werkstoffe, die wiederholter Dehnung und Wiederherstellung ausgesetzt sind, würden normalerweise ihre mechanische Stärke und Erholungsfähigkeit einbüßen. Panasonic hat eine einzigartige Kunstharztechnologie eingesetzt, die weit über einfache Erweichung hinausgeht, insofern als sie die charakteristische dreidimensionale vernetzte Struktur [5]von duroplastischen Kunstharzen optimal nutzt. Indem die durch Dehnung ausgelöste Eigenspannung abgeschwächt wird, kehrt die neu entwickelte Isolierfolie zu ihrer ursprünglichen Form zurück und eignet sich für den wiederholten Gebrauch. Dieses Material ermöglicht die Entwicklung elektronischer Geräte, die über eine längere Zeit getragen werden können.
  3. Entwicklung von dehnbarem, transparentem Elektrodenmaterial und einer Leitpaste als Ergänzung zu dem isolierenden Werkstoff
    Geräte, die in Kleidung integriert oder am Körper getragen werden, müssen nicht nur aus dehnbarem, isolierendem Material bestehen, sondern aus weichen, dehnbaren und leitfähigen Werkstoffen. Auf Grundlage eines dehnbaren Kunstharzes hat Panasonic ein transparentes Elektrodenmaterial und eine Leitpaste entwickelt, die selbst nach wiederholten Zyklen der Dehnung und Wiederherstellung leitfähig bleiben. Das transparente Elektrodenmaterial besteht aus einer dünnen Schicht von Kohlenstoff-Nanoröhrchen[6] auf einem Basismaterial aus dehnbarem Kunstharz. Die Leitpaste wurde produziert, indem das dehnbare Kunstharz, ein Bindemittel, mit einem Silberfüllstoff kombiniert wurde. Diese Materialien ermöglichen die Entwicklung dehnbarer Displaygeräte und Sensoren.

Technologien im Detail

  1. Die ursprüngliche Kunstharztechnologie des Unternehmens zur Herstellung eines dehnbaren, isolierenden Materials aus einem duroplastischen Kunstharz
    Duroplastische Kunstharze sind Materialien, die weitläufig und allgemein eingesetzt werden. Aufgrund des Kompromisses zwischen Weichheit und Hitzebeständigkeit besteht die Herausforderung darin, das Material weich zu machen und gleichzeitig seine Hitzebeständigkeit zu erhalten. Panasonic hat eine einzigartige Kunstharztechnologie entwickelt, die es ermöglicht, dem Material sowohl weiche als auch feste Komponenten zu verleihen. Diese Methode unterscheidet sich von der herkömmlichen Methode, bei der Elastomere[7] hinzugefügt werden. Die Technologie nutzt die dreidimensionale vernetzte Struktur duroplastischer Kunstharze, um die durch Dehnung und Wiederherstellung ausgelöste Spannung abzuschwächen. Unter Wahrung der Kompatibilität zwischen Elastizität und Spannungsrelaxation haben wir ein isolierendes Material entwickelt, das – obwohl es aus duroplastischem Kunstharz besteht – dehnbar ist und zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt und sich daher für den wiederholten Gebrauch eignet.
  2. Konstruktionsdesigntechnologie zur Herstellung eines dehnbaren Basismaterials für dehnbare transparente Elektroden
    ITO[8] wird bei transparenten Elektroden weitläufig eingesetzt. Obwohl das Material bis zu einem gewissen Grad gebogen werden kann, entwickelt es leicht Risse, wenn es gefaltet oder gedehnt wird, was die Leitfähigkeit unterbricht. Um diesen Nachteil zu beheben, ist es erforderlich, rissfreie Flexibilität und eine Leiterbahn sicherzustellen, um die Leitfähigkeit des Materials bei Dehnung oder Verformung zu erhalten. Panasonic hat eine Technologie entwickelt, die es erlaubt, eine dünne transparente leitfähige Schicht zu produzieren, die leitfähige Karbon-Nanoröhrchen in einem außergewöhnlich hohen Aspektverhältnis auf einem Basismaterial aus dehnbarem Kunstharzfilm enthält, der über optimale Eigenschaften in Bezug auf Dehnbarkeit und Formbeständigkeit verfügt. Durch den Einsatz von Karbon-Nanoröhrchen, die eine Leiterbahn erzeugen und damit die Kompatibilität zwischen Dehnbarkeit und Leitfähigkeit ermöglichen, haben wir ein dehnbares transparentes Elektrodenmaterial geschaffen, das selbst bei Verformung seine Leitfähigkeit erhält.
  3. Technologie zur Herstellung einer dehnbaren Leitpaste durch die Kombination eines dehnbaren Polymers mit einem leitfähigen Füllstoff
    Kupfer oder andere Metalldrähte brechen, wenn das Basismaterial gedehnt oder zusammengezogen wird. Deshalb ist der Einsatz von Metalldrähten auf komplexen Schaltkreisen mit Schwierigkeiten verbunden. Zudem ist es aufgrund der Ermüdung des Metalls durch Verformungen schwierig, eine Metallverdrahtung zu erzielen, die wiederholter Dehnung standhält. Panasonic hat eine Technologie entwickelt, um ein dehnbares Kunstharz als Bindemittel mit einem Silberfüllstoff zu kombinieren. Das Ergebnis ist eine Leitpaste, die selbst bei Dehnung und Wiederherstellung eine Leiterbahn und damit die Leitfähigkeit erhält.
 

Anmerkungen:

[1]   Dehnbar
Der dehnbare oder elastische Kunstharzfilm ist für den Einsatz in dehnbaren elektronischen Geräten bestimmt.
[2] Transparentes Elektrodenmaterial
Ein elektrischer, leitfähiger, durchsichtiger Werkstoff
[3] Leitpaste
Paste, die bei elektronischen Schaltkreisen die Leitfähigkeit erzeugt
[4] Duroplastisches Kunstharz
Ein duroplastisches Kunstharz (oder ein duroplastischer Kunststoff) ist vor der Formgebung flüssig oder fest, wird bei Raumtemperatur oder bei Erwärmung flüssig und härtet durch das Hinzufügen eines Härters oder Katalysators oder der kontinuierlichen Anwendung von Hitze zur Formgebung. Wenn duroplastische Kunststoffe einmal hart sind, schmelzen sie bei erneuter Wärmeeinwirkung nicht. Typische duroplastische Kunstharze sind Phenolformaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melaminharze, Epoxidharze und Polyurethane.
[5] Dreidimensionale vernetzte Struktur
Eine Vernetzung ist eine Verbindung, die eine Polymerkette mit einer anderen durch den Einsatz chemischer Wirkstoffe verbindet. Die dreidimensionale Struktur stellt eine vernetzte Polymerstruktur durch fortschrittliche Vernetzung dar.
[6] Karbon-Nanoröhrchen
Der Begriff „Karbon-Nanoröhrchen“ ist eine Zusammensetzung aus den Wörtern „Karbon“, „Nanometer“ und „Röhrchen“. Ein Karbonröhrchen ist eine Zylinderstruktur aus Netzen verbundener Karbonatome. Ein Karbon-Nanoröhrchen ist äußerst dünn, gemessen als Nanometer im Durchmesser, und 50.000 Mal dünner als der Durchmesser eines menschlichen Haars.
[7] Elastomer
Ein generischer Begriff für Industriewerkstoffe mit gummiähnlicher Elastizität. Der Begriff „Elastomer“ ist eine Zusammensetzung aus den Wörtern „elastisch“ und „Polymer“.
[8] ITO
Indiumzinnoxid (Indium Tin Oxide, ITO) ist elektrisch leitfähig und verfügt über einen hohen Transmissionsgrad sichtbarer Strahlung. Es wird deshalb zur Herstellung transparenter Elektroden eingesetzt. Schwerpunktmäßige Anwendungen sind Flachbildschirme, die LCD-, PD- und organische EL-Panel verwenden.
 

Über Panasonic
Die Panasonic Corporation ist ein weltweit führendes Unternehmen in der Entwicklung verschiedener elektronischer Technologien und Lösungen für Kunden in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Anwendungen im Haushalt, Automobilindustrie, Unternehmenslösungen und Geräte. Seit seiner Gründung im Jahr 1918 hat das Unternehmen weltweit expandiert und unterhält mittlerweile 468 Niederlassungen und 94 verbundene Unternehmen, die im am 31. März 2015 zu Ende gegangenen Geschäftsjahr einen Nettoumsatz in Höhe von 7,715 Billionen Yen ausweisen konnten. Mit dem Einsatz, durch bereichsübergreifende Innovationen neue Werte zu schaffen, strebt das Unternehmen mit seinen Technologien danach, seinen Kunden bessere Lebensbedingungen und eine bessere Welt zu bieten. Weitere Informationen zu Panasonic finden Sie auf http://www.panasonic.com/global.

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Source(s) : Panasonic Corporation